Bài giảng Điện tử công suất - Chương 3: Biến đổi DC (Phần 4)
động cơ bước thường dùng làm phần tử chấp hành trong các hệ thống tự động, có rotor chuyển động từng góc xác định (gọi là bước) khi các cuộn dây được cung cấp một xung dòng điện, và được giữ ở vị trí mới cho đến xung kế tiếp. Nhờ đó, nó là phần tử lý tưởng cho các hệ thống điều khiển vị trí với các ưu điểm: trực tiếp điều khiển vị trí – không thông qua tốc độ, chỉ cần điều khiển vòng hở và dùng kỹ thuật số. Nhược điểm lớn nhất là chỉ có thể chế tạo được loại công suất bé. ỨNG DỤNG
Bạn đang xem nội dung tài liệu Bài giảng Điện tử công suất - Chương 3: Biến đổi DC (Phần 4), để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
CHƯƠNG 3: BI N Đ I DC BI ẾN ð ỔI ð Ộ RỘNG XUNG
o
BI N ð I ð RÔNG XUNG (PWM) Trong bộ chuyển đổi DC – DC, điện thế ra
1. Phương pháp PWM thông d ng
tùy thuộc vào điện thế vào và chu kỳ định
2. M ch PWM cho b chuy n ñ i h th
dạng D.
3. M ch PWM cho b chuy n ñ i tăng th
4. M ch PWM cho b chuy n ñ i tăng h th Ngõ ra bộ cấp điện được ổn định bằng
o CÁC D NG M CH BI N ð I ð R NG XUNG cách điều chế chu kỳ định dạng để bổ chính
o
NG D NG cho sự thay đổi trong ngõ vào và tải.
1 2
BI ẾN ð ỔI ð Ộ RỘNG XUNG BI ẾN ð ỔI ð Ộ RỘNG XUNG
1. Phương pháp PWM thông d ng
vin V
Hệ thống điều khiển hồi tiếp điều out
PWM
khiển cho bộ cấp điện so sánh điện thế t t
a. Tín hiệu vào nhỏ sẽ tạo ra tín hiệu là chuỗi xung hẹp
vin V
ra với điện thế tham chiếu và chuyển out
PWM
t t
đổi sai số thành tỉ số định dạng D. b. Tín hiệu vào lớn sẽ tạo ra tín hiệu là chuỗi xung rộng
vin Vout
Phương pháp này được gọi là phương
PWM
t t
pháp điều chế độ rộng xung. c. Tín hiệu vào sóng tam giác sẽ tạo ra tín hiệu có độ rộng xung tăng dần
3 4
1
BI ẾN ð ỔI ð Ộ RỘNG XUNG BI ẾN ð ỔI ð Ộ RỘNG XUNG
2. M ch PWM cho b chuy n ñ i h th
1. Phương pháp PWM thông d ng
• Nguyên lý cơ b n
• Tr trung bình c a PWM • Bậc giao hoán
Chuy n m ch L c và t i
gồm cả diode và
Vo
v Driver mạch điều
v V
V HI Vs
HI khiển.
Vdc
• Mạch lọc ngõ ra.
V
dc • Mạch khuếch
t t PWM
Vref
THI
THI đại sai số.
T T
• Mạch điều chế độ rộng xung chuyển đổi tín hiệu
ra mạch khuếch đại sai số bổ chính để tạo ra tỉ số
định dạng D điều khiển bậc giao hoán.
5 6
BI ẾN ð ỔI ð Ộ RỘNG XUNG BI ẾN ð ỔI ð Ộ RỘNG XUNG
2. M ch PWM cho b chuy n ñ i h th 2. M ch PWM cho b chuy n ñ i h th
• Nguyên lý ho t đ ng • Nguyên lý ho t đ ng
L
L Q1
Q1 Vout
Vout
Vin
Vin
R R2
C 2 C
D D1
1 R1 Thay
R1 Thay ñ i
ñ r ng ñ i ñ V
V V VF
F V r ng V
R
R R3 L
R3 L
D2
D2
Khi V giảm, điện thế hồi tiếp V giảm,
Khi V tăng, điện thế hồi tiếp V tăng, 0 F
0 F V V tăng, xung ra có độ rộng t rộng
Vout tăng V c on
Vc giảm, xung ra có độ rộng t on hẹp lại,
Vout gi m hơn, Q 1 dẫn lâu hơn, điện thế ra V 0
Q1 dẫn ít lại, điện thế ra giảm lại để
tăng lên để cân bằng với V 0 giảm trước
cân bằng với V 0 tăng trước đó. đó
7 8
2
BI ẾN ð ỔI ð Ộ RỘNG XUNG BI ẾN ð ỔI ð Ộ RỘNG XUNG
3. M ch PWM cho b chuy n ñ i tăng th 3. M ch PWM cho b chuy n ñ i tăng th
• Nguyên lý ho t đ ng • Nguyên lý ho t đ ng
V –V Khi Q1 OFF
IN CE(sat) Khi Q1 ON 0 (t tr ng thái ON sang OFF)
(tr ng thái OFF sang ON) D
L 1
0 D1 Vout
L V
Vout in
V C R
in ton toff 2
C R2
R Thay ñ i
1 Q T C n p
R1 Thay ñ i T C ñ r ng 1
Q
ñ r ng 1không n p
VF
V
F R
R R3 L
R3 L
D2
D2
9 10
BI ẾN ð ỔI ð Ộ RỘNG XUNG BI ẾN ð ỔI ð Ộ RỘNG XUNG
3. M ch PWM cho b chuy n ñ i tăng th 3. M ch PWM cho b chuy n ñ i tăng th
• Nguyên lý ho t đ ng • Nguyên lý ho t đ ng
Khi V 0 giảm, V F Khi V 0 tăng, V F tăng,
giảm, V c giảm, t on Vc tăng, t on tăng, Q 1
Khi tăng T
giảm, Q 1 ngưng, tụ ON dẫn lâu hơn, tụ xả,
Khi gi m T ON
V nạp, V 0 tăng lại. V V0 giảm lại.
D D1
L 1 L
V
Vin in V
Vout C R out
C R2 2
R Thay đổi R1 Thay ñ i
1 Q V
độ rộng Q1 V ñ r ng 1
V
VF F
R R RL
R3 L 3
D2
D2
11 12
3
BI ẾN ð ỔI ð Ộ RỘNG XUNG BI ẾN ð ỔI ð Ộ RỘNG XUNG
4. M ch PWM cho b chuy n ñ i 4. M ch PWM cho b chuy n ñ i
tăng h th tăng h th
• Nguyên lý ho t đ ng • Nguyên lý ho t đ ng
Q
Q D 1 D1
1 1 V
out V
Vin in C
C VL
V –V
R IN CE(sat) R
VL 2 2
Thay ñ i
R1 Thay ñ i R1
ñ r ng
ñ r ng 0
VF
VF
R
3 R
L R3
RL
D2
D2
Khi Q1 dẫn D1 bị phân cực ngược
13 14
BI ẾN ð ỔI ð Ộ RỘNG XUNG BI ẾN ð ỔI ð Ộ RỘNG XUNG
4. M ch PWM cho b chuy n ñ i 4. M ch PWM cho b chuy n ñ i
tăng h th tăng h th
• •
Nguyên lý ho t đ ng Nguyên lý ho t đ ng Khi gi m V O
Q1 D1 Q D
Vout 1 1 V
V out
Vin C in C
VL
V R
R TON L 2
2 R Thay ñ i
R Thay ñ i ñ 1
1 ñ r ng V
r ng
0 V
VF
R3
VF RL
D
2 V gi m
R3 out
RL
Khi – V giảm, V giảm, V giảm, V giảm, Q ngưng, D
D2 0 F F’ c 1 1
dẫn, tụ xả qua cuộn C nạp, làm – V tăng lại.
Khi Q1 ngưng dẫn D1 phân cực thuận 0
15 16
4
BI ẾN ð ỔI ð Ộ RỘNG XUNG CÁC D ẠNG MẠCH PWM
4. M ch PWM cho b chuy n ñ i 1. M ch PWM v i ñi n th tham
tăng h th chi u là sóng tam giác
• Nguyên lý ho t đ ng Khi tăng V O • Nguyên lý cơ b n
Q1 D1
Vout
Vin C
R
TON VL 2 M ch phát
R1 Thay ñ i sóng vuông M ch tích phân
ñ r ng V
V Z
V X Y
F ði n áp chu n
Schmitt
thay ñ i Driver C c n n
R3 trigger
RL
M ch Kð vi sai transistor
D ði n áp tham chi u
2 V tăng
out M ch Kð c ng
Khi –V0 tăng, VF tăng, V F’ tăng, V c tăng, t on tăng Q 1 dẫn
lâu hơn, D 1 ngưng lâu hơn, C xả nhẹ qua tải, V 0 giảm lại để
cân bằng với V 0 tăng.
17 18
CÁC D ẠNG MẠCH PWM CÁC D ẠNG MẠCH PWM
1. M ch PWM v i ñi n th tham 2. M ch PWM s d ng m ch
chi u là sóng tam giác chuy n ñ i tương t s
• D ng sóng ra • Nguyên lý cơ b n
Q1
ði m Z c a m ch
ði n áp
Schmitt trigger L C
vào dc T i
R1
t
t
A/D T
PWM
Ngõ ra c a m ch Schmitt trigger Tín hi u chu n tuy n
tính
theo 3 ki u so sánh m c dc t
R2
ði n th tham
chi u
0 T 2T
19 20
5
CÁC D ẠNG MẠCH PWM CÁC D ẠNG MẠCH PWM
2. M ch PWM s d ng m ch 3. M ch PWM ñi u khi n nhi u
chuy n ñ i tương t s b c tu n t
• Nguyên lý ho t đ ng • Nguyên lý cơ b n
D L1
Mạch được trình bày ở hình vẽ. Điện thế ngõ ra 1
T1
mạch khuếch đại sai số (khuếch sai) cho vào mạch Q
1 R1
D2
T i
D C1
AC/DC. Ngõ vào khác của mạch AC/DC là tín hiệu Q2 3
R
thời chuẩn tuyến tính (sóng răng cưa dốc thẳng). 2
Ngõ ra mạch AC/DC là những xung có độ rộng
PWM
thay đổi theo điện thế hồi tiếp. Đây là dạng mạch
Máy phát ði n áp
được sử dụng trong các IC điều khiển PWM. sóng vuông tham chi u
21 22
CÁC D ẠNG MẠCH PWM CÁC D ẠNG MẠCH PWM
3. M ch PWM ñi u khi n nhi u 4. M ch PWM chuy n ñ i ñi n
b c tu n t th t n s (VFC)
• D ng sóng ra • Nguyên lý cơ b n
Q1 Q1
D1
T
On On 1
t Q2
Off Off Vac R1
C D2
1 T i
Q2
R2
On
On t
VCO
Off Off
ði n áp
tham chi u
23 24
6
CÁC D ẠNG MẠCH PWM NG D NG
4. M ch PWM chuy n ñ i ñi n 1. Các b ngu n m t chi u – c p ñi n hay n
th t n s (VFC) áp xung :
•
D ng sóng ra Chỉnh lưu Lọc 50Hz BBXA 1chiều Lọc tần số cao
Q1 Lưới nguồn
On
Off t Tải
Máy BA 50Hz
Phản hồi
Q2 Điều khiển
Off On
t S d ng b bi n ñ i áp m t chi u thay
cho m ch n áp tuy n tính :
25 26
NG D NG NG D NG
Hình trên cho ta sơ đồ khối bộ cấp điện một 1. Các b ngu n m t chi u – c p ñi n hay n
áp xung :
chiều, trong đó bộ biến đổi xung điện áp một
Chỉnh lưu Lọc 50Hz BBXA 1chiều Chỉnh lưu Lọc tần số cao
Lưới
chiều được sử dụng thay cho mạch ổn áp tuyến nguồn
Tải
tính. Hiệu suất của mạch tăng vì phần tử công Máy BA tần số
cao
suất làm việc trong chế độ đóng ngắt thay cho
Điều khiển Cách ly Điều khiển
chế độ khuếch đại. Hệ thống loại này thường gặp Phản hồi
trong các thiết bị sản xuất cách đây lâu, khi linh Bô c p ñi n m t chi u s d ng bi n áp
t n s cao :
kiện bán dẫn đóng ngắt ở áp cao chưa phổ biến .
27 28
7
NG D NG NG D NG
2. ði u khi n ñ ng cơ bư c :
Hình trên mô tả bộ cấp điện một chiều tần số Động cơ bước thường dùng làm phần tử chấp
cao, hiệu quả kinh tế của cấp điện đóng ngắt thực hành trong các hệ thống tự động, có rotor chuyển
sự rõ ràng khi sử dụng các bộ biến đổi xung ở động từng góc xác định (gọi là bước) khi các cuộn
dây được cung cấp một xung dòng điện, và được
phía áp lưới điện thế cao. Biến áp cách ly lưới – tải
giữ ở vị trí mới cho đến xung kế tiếp. Nhờ đó, nó là
làm việc ở tần số cao có kích thước, trọng lượng phần tử lý tưởng cho các hệ thống điều khiển vị trí
bé và giá thành hạ làm thay đổi hẳn bộ mặt thiết với các ưu điểm: trực tiếp điều khiển vị trí – không
bị. Bộ biến đổi xung áp một chiều có hai dạng: Bộ thông qua tốc độ, chỉ cần điều khiển vòng hở và
dùng kỹ thuật số. Nhược điểm lớn nhất là chỉ có
biến đổi kiểu flyback và bộ điều rộng xung.
thể chế tạo được loại công suất bé.
29 30
K T THÚC CHƯƠNG III
NGH CH LƯU
31
8
Các file đính kèm theo tài liệu này:
bai_giang_dien_tu_cong_suat_chuong_3_bien_doi_dc_phan_4.pdf
